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考虑粘度时空变化特性速凝化学浆液渗透注浆机理

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岩土力学 2024年

作者：王鹏程阎学松孙星亮刘志春段远钊宁志玮何佳贵石家庄铁道大学土木工程学院中铁十五局集团有限公司

速凝双液化学浆液需采用静态混合方式施工，这使得浆液粘度随时间和空间变化而变化。以聚氨酯-水玻璃为典型速凝化学浆液，研究考虑粘度时空变化特性的渗透注浆机理，开展速凝化学浆液粘度时变试验，推导了一维渗透注浆的粘度时空分布... 详细信息

速凝双液化学浆液需采用静态混合方式施工，这使得浆液粘度随时间和空间变化而变化。以聚氨酯-水玻璃为典型速凝化学浆液，研究考虑粘度时空变化特性的渗透注浆机理，开展速凝化学浆液粘度时变试验，推导了一维渗透注浆的粘度时空分布方程、渗透运动方程和注浆压力时空演化方程，进一步推导了三维球形和柱形渗透注浆的粘度时空分布方程、渗透运动方程和注浆压力时空演化方程，建立了考虑粘度时空变化特性的球形和柱形渗透注浆理论；将已有的渗透注浆室内试验成果，以及开展的数值模拟研究，与推导的理论公式进行对比分析。根据结果可知，速凝化学浆液粘度随时间呈指数增长，与传统的Karol渗透注浆理论相比，考虑粘度时空变化特性的速凝化学浆液渗透注浆理论所预测的渗透半径更接近试验结果，所描述渗透注浆现象与数值模拟结果吻合良好，验证了理论的准确性。

关键词：渗透注浆速凝浆液化学注浆粘度时空变化注浆机理

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基于分形理论的裂隙岩体渗透注浆机理研究

煤炭学报 2024年

作者：秦鹏飞朱翔周想云黄河科技学院工学部重庆交通大学水利水运工程教育部重点实验室

风化裂隙、构造裂隙与成岩裂隙，对工程岩体物理力学特性具有重要影响，系统开展岩体裂隙多尺度发育规律研究，精准构建非均质裂隙岩体计算模型，是深刻揭示岩体承载、变形、渗透及注浆加固等性能的重要方法。本文考虑岩体裂隙的随机性... 详细信息

风化裂隙、构造裂隙与成岩裂隙，对工程岩体物理力学特性具有重要影响，系统开展岩体裂隙多尺度发育规律研究，精准构建非均质裂隙岩体计算模型，是深刻揭示岩体承载、变形、渗透及注浆加固等性能的重要方法。本文考虑岩体裂隙的随机性和不规则性特征，基于分形理论研究构建了裂隙网络的分形模型，利用平行板假定和裂隙立方定律，推导了岩体注浆量和导水率的分形解析表达式。在此基础上，分析了裂隙岩体耗灰量与分形维数、裂隙长度的关系，发现裂隙岩体的耗灰量随分形维数Df和裂隙长度tmax的增加而增加，而裂隙长度tmax对耗灰量的影响较分维数Df更加显著。然后探讨了裂隙岩体耗灰量随导水率的变化规律，并选取重庆地铁进行了工程实测验证。结果显示现场实测数据与理论推测基本一致，表明所推导的耗灰量与导水率关系是科学准确的，可用于注浆设计的参考。

关键词：裂隙网络分形理论渗透注浆扩散机制导水率耗灰量

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渗透注浆研究现状及展望

中国水运(下半月) 2024年第10期 158-160页

作者：王文飞杨志全刘关雄蔡煜杰李飞洋昆明理工大学国土资源工程学院昆明理工大学公共安全与应急管理学院昆明理工大学云南省高校高烈度地震山区交通走廊工程地质病害早期快速判识与防控重点实验室

渗透注浆技术目前是注浆领域应用最广泛的一种方法，能有效解决各类岩土工程问题。在收集和整理国内外相关资料的基础上，从渗透注浆理论、试验研究及数值模拟等方面总结了目前渗透注浆领域的研究现状及进展。最后针对当前研究中存在的... 详细信息

渗透注浆技术目前是注浆领域应用最广泛的一种方法，能有效解决各类岩土工程问题。在收集和整理国内外相关资料的基础上，从渗透注浆理论、试验研究及数值模拟等方面总结了目前渗透注浆领域的研究现状及进展。最后针对当前研究中存在的问题，并进行了展望。

关键词：渗透注浆注浆理论实验研究数值模拟展望

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砂砾石地层渗透注浆扩散规律模型试验研究

化工矿物与加工 2024年第3期53卷 8-15页

作者：杜俊张龙杨新昭李晨晨朱维伟昆明学院建筑工程学院

为探究水泥浆液在砂砾石地层中的运移扩散规律，结合正交设计开展了9组室内渗透注浆模型试验，研究了不同注浆压力和水灰比影响下级配组成各异的砂砾石料试样中浆液的扩散特性，并在此基础上进行了多元线性回归分析，结果表明：受土骨... 详细信息

为探究水泥浆液在砂砾石地层中的运移扩散规律，结合正交设计开展了9组室内渗透注浆模型试验，研究了不同注浆压力和水灰比影响下级配组成各异的砂砾石料试样中浆液的扩散特性，并在此基础上进行了多元线性回归分析，结果表明：受土骨架渗滤影响，水泥浆液在砂砾石孔隙中的扩散速度逐渐减缓，并扩散形成近似球形的结石体；注浆压力与渗透系数分别是影响渗透注浆量及浆液扩散半径的主要因素；结合试验结果拟合得到了注浆量、浆液扩散半径与渗透系数、水灰比、注浆压力之间的幂函数经验方程，分析发现浆液扩散半径随渗透系数的增大呈指数增大，增大注浆压力能有效克服水泥颗粒惯性力和吸附力的不利影响，使浆液的可注性显著提升。试验所得结论较为全面地记录了水泥浆液在砂砾石中的渗透扩散变化，可为砂砾石渗透注浆理论的进一步研究提供参考。

关键词：砂砾石渗透注浆渗滤效应模型试验极差分析回归分析正交设计

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渗透注浆浆液扩散与注浆压力分布数值模拟

水利学报 2007年第11期38卷 1402-1407页

作者：孙斌堂凌贤长凌晨朱国荣南京大学地质系哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150001

基于非稳定渗流公式,推导了渗透注浆的浆液渗流基本微分方程,随后将其由直角坐标系下的解析形式转换成极坐标系下的解析形式,并将其数值化离散,且给出合理的初始条件、边界条件与边界条件处理方法,得到了计算浆液渗流的有限元模型。最... 详细信息

基于非稳定渗流公式,推导了渗透注浆的浆液渗流基本微分方程,随后将其由直角坐标系下的解析形式转换成极坐标系下的解析形式,并将其数值化离散,且给出合理的初始条件、边界条件与边界条件处理方法,得到了计算浆液渗流的有限元模型。最后对实际注浆工程进行计算。结果表明,计算结果与工程实际符合良好。柱状注浆和非溶性浆液注浆在开始阶段均十分容易灌注,而后随浆液扩散半径的增加,灌注的难度越来越大,且非溶性浆液注浆较柱状注浆的难度大得多。

关键词：渗透注浆注浆时间注浆压力分布浆液扩散半径数值模拟

基于分形理论和Mori-Tanaka方法的颗粒土渗透注浆加固体性能预测方法及应用

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力学学报 2022年第11期54卷 3099-3112页

作者：彭鹏彭峰孙振宇张顶立北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室北京100044 北京瑞威铁道工程技术有限公司北京100038

在注浆加固工程中,为了避免空间变异性导致的支护结构受力过大而失稳,提出合理的注浆加固体刚度及强度预测方法十分必要.本文利用分形理论描述颗粒土类型的隧道围岩的孔隙特征,基于迂曲度经验公式建立了地层体孔隙率和面孔隙率的转换关... 详细信息

在注浆加固工程中,为了避免空间变异性导致的支护结构受力过大而失稳,提出合理的注浆加固体刚度及强度预测方法十分必要.本文利用分形理论描述颗粒土类型的隧道围岩的孔隙特征,基于迂曲度经验公式建立了地层体孔隙率和面孔隙率的转换关系.以体孔隙率为变量,结合Mori-Tanaka方法,提出新的注浆加固体的宏观刚度预测方法.利用能量法求解连通孔隙不同屈曲半波分布形态下的临界载荷作为加固体的单轴抗压强度,从而建立了新的注浆加固体的强度预测理论模型.以玉京山隧道为工程算例,将本文方法在FLAC3D中进行二次开发,通过对不同的地层单元随机生成孔隙率,并利用本文方法计算并赋予地层单元不同的物理力学性质,实现了围岩空间变异性的模拟,数值模拟和现场监测得到的隧道洞身水平收敛的最大绝对误差仅为8 mm.数值模拟结果表明,对玉京山隧道回填区域进行注浆加固可以降低50%~90%的围岩位移,极大地降低围岩不良区域对应的支护结构弯矩,降低支护结构扭矩至0,并将支护结构变形控制在10 mm以内,但注浆加固难以改变灰岩和回填体之间的载荷分配规律.

关键词：分形多孔介质 Mori-Tanaka方法渗透注浆性能预测

考虑浆液黏度时空变化的速凝浆液渗透注浆扩散机制研究

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岩土力学 2017年第2期38卷 443-452页

作者：张连震张庆松刘人太李术才王洪波李卫张世杰朱光轩山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061

速凝类浆液的黏度时变性及双液注浆方式导致浆液黏度空间分布不均匀,在渗透注浆理论模型中应当考虑浆液黏度空间分布不均匀性的影响。基于黏度时变性宾汉流体本构模型,引入了描述渗流过程的均匀毛管组模型,建立了恒定注浆速率条件下考... 详细信息

速凝类浆液的黏度时变性及双液注浆方式导致浆液黏度空间分布不均匀,在渗透注浆理论模型中应当考虑浆液黏度空间分布不均匀性的影响。基于黏度时变性宾汉流体本构模型,引入了描述渗流过程的均匀毛管组模型,建立了恒定注浆速率条件下考虑浆液黏度时空变化的一维渗透注浆扩散模型。设计了一维可视化渗透注浆扩散模拟试验系统,获得了不同介质渗透率及不同注浆速率条件下水泥-水玻璃浆液(C-S)注浆压力随时间变化规律。研究结果表明:考虑浆液黏度空间分布不均匀性时,孔口注浆终压计算值为试验值的1.2~1.4倍,浆液扩散距离计算值为试验测量值的0.9~1.1倍,计算值与试验值的误差在可接受范围内,所创建的理论模型可较好地描述速凝浆液一维渗透注浆扩散过程。不考虑浆液黏度空间分布不均匀性时,孔口注浆终压计算值为试验值的3.5~4.1倍,浆液扩散距离计算值为试验测量值的0.5~0.7倍,显著高估了注浆压力、低估了浆液扩散范围。因此,在注浆设计中应充分考虑速凝浆液黏度空间分布不均匀性。

关键词：渗透注浆速凝浆液黏度时变性黏度空间分布不均匀模拟试验

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考虑扩散路径的宾汉姆流体渗透注浆机制

岩土力学 2022年第2期43卷 385-394页

作者：路乔杨智超杨志全于荣霞朱颖彦杨溢张碧华王仁超方迎潮余东亮刘浩苏建坤昆明理工大学公共安全与应急管理学院云南昆明650093 昆明理工大学应急管理部地质灾害风险防控与应急减灾重点实验室云南昆明650093 昆明理工大学云南省高校高烈度地震山区交通走廊工程地质病害早期快速判识与防控重点实验室云南昆明650093 中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所四川成都610041 北京菲博泰光电科技有限公司北京100083 电子科技大学计算机科学与工程学院四川成都611731 国家管网集团西南管道有限责任公司四川成都610041 云南航天工程物探检测股份有限公司云南昆明650217

浆液在多孔介质中的扩散路径对渗透扩散范围和注浆效果具有非常重要的影响。采用理论分析,以分形特征与宾汉姆流体在多孔介质中的渗流运动方程为基础,揭示了考虑扩散路径的宾汉姆流体渗透注浆机制,并利用团队前期开展的渗透注浆试验对... 详细信息

浆液在多孔介质中的扩散路径对渗透扩散范围和注浆效果具有非常重要的影响。采用理论分析,以分形特征与宾汉姆流体在多孔介质中的渗流运动方程为基础,揭示了考虑扩散路径的宾汉姆流体渗透注浆机制,并利用团队前期开展的渗透注浆试验对其进行了验证。分析了多孔介质孔隙率、宾汉姆水泥浆液水灰比、多孔介质渗透系数、注浆压力、地下水压力等对扩散半径的影响变化规律。同时,基于Comsol Multiphysics平台,采用计算机编程技术二次开发得到了考虑扩散路径的宾汉姆流体渗透注浆机制的渗透注浆三维数值模拟程序,并以此开展了宾汉姆水泥浆液在多孔介质中渗透扩散形态效果的数值模拟。研究结果表明:与不考虑扩散路径的宾汉姆流体渗透注浆球形扩散公式获得的扩散半径理论计算值相比,采用考虑扩散路径的宾汉姆流体渗透注浆机制得到的扩散半径理论计算值更接近试验值。该研究成果可为实践注浆工程提供一定的理论支撑。

关键词：多孔介质扩散路径宾汉姆流体渗透注浆

基于渗滤效应的多孔介质渗透注浆扩散规律分析

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岩石力学与工程学报 2015年第12期34卷 2401-2409页

作者：李术才郑卓刘人太冯啸孙子正张连震山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061

渗滤效应广泛存在于多孔介质悬浊液渗流过程中,其直接影响悬浊液颗粒扩散迁移全过程。基于渗滤效应理论模型,研究水泥浆液在多孔介质中的运动规律,建立考虑渗滤效应的浆液运动方程。与已有研究对比,浆液运动方程不仅适用于恒速率注浆,... 详细信息

渗滤效应广泛存在于多孔介质悬浊液渗流过程中,其直接影响悬浊液颗粒扩散迁移全过程。基于渗滤效应理论模型,研究水泥浆液在多孔介质中的运动规律,建立考虑渗滤效应的浆液运动方程。与已有研究对比,浆液运动方程不仅适用于恒速率注浆,也适用于恒压注浆。建立浆液一维渗滤扩散数值模型,与达西定律对比,结果表明渗滤效应对浆液扩散影响显著。分析渗滤效应对多孔介质孔隙率、浆液浓度和浆液压力的分布的影响规律,揭示渗滤效应对浆液扩散及有效加固范围的影响机制,对多孔介质的悬浊液注浆理论与实践具有借鉴意义。

关键词：渗流力学多孔介质渗透注浆渗滤效应扩散规律数值模拟